化学诱变剂EMS对知母种子萌发的影响

以知母（Anemarrhena asphodeloides）种子为材料,分别采用1%、2%、4%、6%浓度的EMS处理6、8、12和24 h,在恒温培养箱内进行种子萌发实验,研究不同浓度的化学诱变剂甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate,EMS）处理对知母种子萌发的影响,筛选适宜的诱变浓度和诱变时间。结果表明：随EMS浓度的增加和处理时间的延长,知母种子发芽率呈现逐渐降低的趋势,以相对发芽率达到半致死浓度为标准,6%EMS浸种12和24 h可作为EMS诱导知母建立突变体库的适宜条件。     

笃斯越桔耐弱碱突变体的离体筛选与鉴定

以笃斯越桔组培苗为试验材料,建立了EMS诱变体系,采用EMS诱变与NaHCO3共同胁迫处理的方法,筛选耐弱碱候选突变体,并进行了相关生理指标的鉴定,以明确其突变体株系的耐弱碱能力。结果显示:(1)0.4%EMS浸泡笃斯越桔茎段4h为较适宜的诱变剂量,存活率达46.7%;在含0.1%EMS的培养基中处理3d,存活率达50.0%;EMS浸泡处理后,NaHCO3适宜剂量为8mmol·L-1,经3次交替培养后,筛选出2株候选耐弱碱突变体。(2)相关生理指标鉴定表明,2株候选突变体的SOD和POD活性及游离脯氨酸含量显著高于对照,MDA含量显著低于对照。研究表明,该研究获得的笃斯越桔候选突变体具有一定的耐弱碱能力。     

高粱EMS诱变及突变体筛选、鉴定

突变率和突变类型是突变体表型筛选和构建饱和突变体库的重要依据。采用不同时间和不同浓度甲基磺酸乙酯(EMS)处理高粱品种BTx623的种子,突变率和突变类型差异较大。突变类型可分为叶色、叶形、穗型、育性及生育期等,变异类型较丰富。根据处理后种子出苗率、结实率和突变率的情况,最终确定20 h+EMS 0.2%为最佳的诱变处理时间和浓度。但构建饱和突变体库,建议采用多浓度多时间处理方式。     

高皂苷轮叶党参EMS诱变突变体研究

以轮叶党参为材料,采用甲基磺酸乙酯(EMS)处理离体叶片和愈伤组织对轮叶党参进行诱变,选择最佳诱变组合,并对诱变再生群体进行遗传分析。结果表明:(1)轮叶党参叶片和愈伤组织经EMS处理的存活率和分化率均低于对照,并且随EMS浓度的升高和处理时间的延长而下降。(2)叶片和愈伤组织的致死处理组合分别是0.4%EMS处理4h和0.3%EMS处理4h,半致死组合分别为0.3%EMS处理2h和0.2%EMS处理2h,愈伤组织是EMS诱变轮叶党参的的最佳材料。(3)筛选出的6号变异株皂苷含量为5.061mg/g,较对照平均值提高了5.48%。(4)对诱变再生苗进行遗传分析,8个特异引物对10个供试材料共扩增出59条带,具有多态性的谱带数为44条,占74.6%。材料间的相似系数变化范围0.453～0.912,其中3号、7号株与其他8株达到了品种间遗传差异。研究认为,EMS处理可应用于轮叶党参无性变异系的诱变,3号、6号、7号植株为诱变产生的具有较高皂苷含量的初选植株。     

甲基磺酸乙酯（EMS）对萝卜早期发育性状的诱变效应

甲基磺酸乙酯(EMS)诱变育种有着诱变频率高、突变性状多及破坏性小等优点被广泛用于多种作物诱发突变育种。本研究利用不同浓度的EMS对不同品种的萝卜种子进行浸种处理后,发现EMS对萝卜的种子发芽率、萝卜苗根部长度及田间性状等指标上的诱变效应。研究结果表明随着EMS浓度(0.2%~2%)的增加,种子发芽率急剧降低且萝卜苗期根长明显变短,整体呈显著的抑制生长作用。不同品种间对EMS的敏感度依次顺序为短叶-13>夏抗40>春白11-58>双红一号。以半致死浓度为EMS浓度选择标准,确定了EMS处理不同品种萝卜间的适宜浓度为0.4%~0.6%。通过田间性状调查发现0.5%EMS处理短叶13萝卜种子下播大田后,相比对照处理品种表现子叶卷曲及撕裂、真叶增厚及黄化等情况,进一步表明EMS对短叶13萝卜存在的诱变效应。本研究确定了化学诱变剂EMS对萝卜诱变的半致死剂量,初步确认EMS对萝卜早期生长发育性状的诱变效应,将为后期的萝卜诱变育种研究提供研究材料和参考。     

EMS处理对大白菜种子和幼苗活力的影响及M_2表型变异分析

大白菜突变体的获得是种质创新的有效途径,也是开展功能基因组研究的材料基础。本研究选取自交亲和、易进行小孢子培养的大白菜自交系‘A03’作为构建突变体库的野生型材料。分析EMS种子处理对M1、M2种子和幼苗活力及生理特性的影响,确定适宜诱变方案并构建突变体库,并针对突变体库M2群体结球期、收获期和生殖生长阶段表型性状变异进行了分析。结果表明,以浓度0.4%的EMS浸泡种子16 h,以及连续对两代种子进行诱变处理,均可以构建大白菜突变体库。突变体库M2群体植株在结球期、收获期和生殖生长阶段表型变异丰富,变异频率分别为21.65%、22.40%和25.65%。     

棉花li突变体生长素极性运输的减弱

陆地棉(Gossypium hirsutum L.)li突变体叶片卷曲,植株扭曲,种子表皮毛明显偏短。通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现,li突变体的纤维发育在起始期与野生型植株并无明显差异,但在伸长期开始后,如开花后3d(3 day post anthesis,DPA),纤维伸长受阻;li突变体茎的形成层和韧皮部分化发育不完全,生长素由顶端向基部的极性运输能力下降,仅为野生型植株的大约三分之一。推测棉花li突变体包括纤维发育不良在内的多效性异常表型,与其生长素极性运输能力的下降有关。     

EMS处理对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

甲基磺酸乙酯(EMS)是一种常用的诱变剂,在作物诱变育种上应用广泛。EMS在诱变种子的同时也是一种非生物胁迫,能显著降低种子的发芽率。该实验以小麦‘扬麦15’种子为实验材料,设置了7个EMS浓度处理梯度(0%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%和1.6%),每个浓度设置3个处理时间(10 h、12 h、14 h),在种子萌发后测定发芽势和发芽率,并对种子进行生物量测定和形态结构观察,探讨EMS处理对小麦种子萌发和幼苗生长的影响机制。结果表明：(1)随着EMS浓度的提高和处理时间的延长,小麦种子的萌发率逐渐降低;幼苗的生长逐渐变得缓慢,根长和叶长明显变短。(2)随着EMS处理浓度的升高和处理时间的延长,小麦种子胚乳内淀粉体的降解速率变缓。(3)同一处理时间下,EMS的浓度越高,小麦根系越短,根部横截面积、维管束面积以及皮层面积也越小。研究发现,EMS处理会明显降低小麦种子的发芽率,减缓种子贮藏物质的降解速度,抑制小麦根系的生长。     

EMS诱变和NaCl胁迫的正交实验及耐盐纤维亚麻种质的筛选

旨为经愈伤组织诱导再生的耐盐性纤维亚麻植株奠定基础。以3种纤维亚麻无菌苗的下胚轴段为材,经EMS诱变和盐胁迫的正交实验,再经诱芽和愈伤组织培养,研究其理化特性。结果显示,‘范妮’、‘天鑫3号’和‘双亚5号’下胚轴段不定芽培养的最适处理组合均为0.025%EMS处理2 h(或4 h),之后用100或150 mmol/L Na Cl处理12 h;总产芽率由高到低分别为‘范妮’、‘天鑫3号’和‘双亚5号’下胚轴段;对3种亚麻不定芽生长影响的顺序为:Na Cl浓度EMS浓度EMS处理时间;3种亚麻下胚轴段不定芽诱导的适宜培养基为MS+0.000 2 mg/L TDZ+0.02 mg/L KT+0.005 mg/L NAA+0.3%蔗糖+0.1 g/L肌醇+3.3 g/L植物凝胶。经0.025%EMS处理4 h+150 mmol/L Na Cl处理12 h后生长的愈伤组织,经过2次交替筛选后,其理化指标表明,与对照组的相比,3种亚麻处理组愈伤组织脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量、SOD和POD活性均显著提高(P0.05)。经过0.025%EMS处理4 h+150 mmol/L Na Cl处理12 h后生长的愈伤组织具有一定的耐盐性。     

陆地棉徐-142种子无毛突变体的比较研究

应用陆地棉徐-142及其种子无短绒无长绒突变体(fl),对棉纤维的发育作了初步研究.扫描电子显微镜观察发现,fl突变体开花当天的胚珠基本没有突起,导致种子无毛.RT-PCR分析表明,在纤维起始期和延长期,野生型胚珠中E6和Expansin基因转录水平高,开花15d(DPA)前后达峰值,而在突变体胚珠中两个基因在整个发育期只有极低的表达.Cotmyb A是棉花Myb家族的一个成员,该基因在野生型胚珠发育过程中明显表达,但在fl胚珠中表达异常.在BT培养基中加入GA3,或IAA和GA3,可使离体fl胚珠部分地恢复纤维发生和生长的能力.此外,外源激素对培养的WT和fl胚珠中E6和Expansin基因表达的影响相似,而对Cotmyb A基因的转录几乎没有影响(这一点WT和fl胚珠也相似).结果提示,fl种子中E6,Expansin和CotmybA基因异常或极低水平的表达与种子无毛有关,产生这些异常的原因有待深入研究.     

拟南芥白化突变体心口的基因定位与分析

EMS30是拟南芥经甲基磺酸乙酯（EMS）诱变得到的白化突变体。该突变体的叶绿体结构存在严重缺陷,同时伴随叶绿素缺失。遗传分析显示EMS30突变体的突变表型受隐性单基因控制。采用图位克隆的方法对EMS30突变基因进行定位的结果显示,该基因位于拟南芥第一条染色体的分子标记F21M12和F14N23之间的96kb区间内,该区间包含25个基因。通过生物信息学分析发现,该区间内有3个基因定位在叶绿体或与叶绿体发育相关。这些结果有助于该基因的克隆,为阐释叶绿体发育提供线索。     

拟南芥雄性不育突变体ms1142的遗传定位与功能分析

经EMS诱变野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)群体筛选得到一株雄性不育突变体ms1142, 突变体的果荚短小, 不含种子。细胞学观察和扫描电镜结果表明, 突变体花药发育过程中, 花药中小孢子外壁异常、破裂, 最后没有花粉形成。遗传分析表明, 该突变体为隐性单核基因突变所致; 利用图位克隆的方法将MS1142基因定位于第1条染色体的BAC克隆F16P17上44 kb区间内, 目前尚未见该区间内有雄性不育基因的报道。以上结果结合生物信息学分析表明, MS1142是一个新的调控花药发育的关键基因。该工作为花药发育关键基因MS1142的克隆及功能分析奠定了基础。     

拟南芥雄性不育突变体ms1142的遗传定位与功能分析

经EMS诱变野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）群体筛选得到一株雄性不育突变体ms1142,突变体的果荚短小,不含种子。细胞学观察和扫描电镜结果表明,突变体花药发育过程中,花药中小孢子外壁异常、破裂,最后没有花粉形成。遗传分析表明,该突变体为隐性单核基因突变所致;利用图位克隆的方法将MS1142基因定位于第1条染色体的BAC克隆F16P17上44kb区间内,目前尚未见该区间内有雄性不育基因的报道。以上结果结合生物信息学分析表明,MS1142是一个新的调控花药发育的关键基因。该工作为花药发育关键基因MS1142的克隆及功能分析奠定了基础。     

拟南芥bso-1突变体的基因定位及表型分析

通过EMS化学诱变在拟南芥Columbia(Col-0)野生型突变体库中筛选获得1株器官显著增大的突变体,命名为big size organ1(bso-1)。遗传分析表明,bso-1受单个隐性核基因控制。表型观察发现,突变体植株的幼苗、花、果荚及种子与野生型相比都表现出明显的增大。组织切片结果显示,突变体种子的增大主要由胚细胞个体增大导致胚体积增大而实现,因此突变体种子的重量也较野生型有明显增加。利用图位克隆方法将相关基因初步定位在4号染色体上SSLP标记T5L19与F28M11之间58kb区间内,生物信息学分析显示此区间内未见调控植物器官大小发育相关的已知基因的报道。该研究结果为进一步克隆bso-1突变体相关基因及探讨其在控制植物器官发育尤其是种子发育过程中的作用奠定了基础。     

鱼腥草组培体系优化及耐低温突变体的筛选

为解决豫北地区没有鱼腥草栽培,缺乏耐低温能越冬材料的需求,本实验以鱼腥草茎段为外植体进行不同植物生长调节剂及其浓度的组织培养诱导侧芽发生,优化了鱼腥草侧芽组织培养体系;使用不同浓度的甲基磺酸乙酯（EMs）诱变侧芽,诱导耐低温突变体,通过测定诱变材料可溶性糖含量、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性变化鉴定材料耐寒性。结果表明茎段侧芽诱导的最佳植物生长调节剂组合培养基MS＋6-BA2．0mg·L-1＋NAA0．2mg·L-1;诱变处理的最佳组合为0．4％EMS处理6h,获得8株耐低温突变体;侧芽生根的最佳浓度组合为1／2MS＋NAA0．8mg·L-1。     

甜玉米EMS突变体资源共享库的构建及初步鉴定

优异的种质资源是培育丰产、优质农作物新品种的基础和首要条件,创制甜玉米突变体材料对优良甜玉米新品种选育和玉米分子育种研究具有重要的意义。本研究中,采用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变剂对甜玉米自交系华甜选H-16-2-2-3的花粉进行诱变及人工授粉,构建甜玉米EMS诱变突变体资源库。通过田间筛选与表型考察,共获得影响生育期、散粉抽丝间隔期、植株叶夹角、叶片大小、雄穗姿态、雄性育性、植株高、穗位高、穗行数、子粒顶端颜色、子粒大小、子粒皱缩程度等重要农艺性状的M_2代突变体材料24363份。对其中2000份M_2代突变体进行田间初步表型筛选,并借助高通量测序分析对部分单隐性核基因突变引起的突变体进行基因定位分析。在上述工作基础上,提出构建国内甜玉米种质资源共享库,为甜玉米育种及基因功能研究提供宝贵的试验材料和基因资源,促进甜玉米育种相关资源的共享。     

一个水稻半矮化和花发育异常突变体的遗传分析和分子定位

从粳稻品种‘日本晴’经~(60)Co诱变的M_2代材料中发现一个半矮化并且花发育异常突变体sd-df3,其表现为植株半矮化,分蘖增加,半包茎穗,雄蕊发育不良,无花粉。遗传分析显示,该突变体表型受1对隐性核基因控制。以杂合型突变体为母本,与广亲和品种Dular杂交,构建F_2分离群体,将该基因定位在水稻第3号染色体,In/Del标记333591与333818之间的物理距离约为227kb的范围,目前该范围内没有矮化相关基因报道。     

水稻花器官突变体apl (abnormal palea and lodicules) 的表型分析与基因初定位

水稻(Oryza sativa)是重要的粮食作物, 其花器官的正常起始及形态建成直接影响水稻的产量。为了深入分析水稻小花发育的调控机理, 从已构建的水稻EMS诱变突变体库中筛选获得了一个花器官异常发育的突变体apl (abnormal palea and lodicules)。与野生型相比, apl突变体小花的内稃膨大, 浆片伸长或转换成稃状结构, 雄蕊数目减少, 表明APL基因可能参与调控水稻内稃、浆片和雄蕊等多轮花器官属性的建成。遗传学分析表明, 该突变体性状受1个隐性单基因控制。通过图位克隆, 将APL基因初步定位于1号染色体上。该工作为深入研究APL基因在水稻花器官形态建成中的作用机制奠定了基础。     

罗布麻EMS突变体库构建及黄酮变异突变体筛选

罗布麻(Apocynum venetum L.)突变体的获得是人工创新种质资源的有效途径,也是开展品种选育、功能基因组研究的基础。本研究以采自东营野生罗布麻种子作为材料,预试验结果表明0.7%的甲基磺酸乙酯(EMS,ethylmethylsulfone)溶液诱变罗布麻种子13 h能够达到半致死剂量。在此浓度和处理时间下构建了一个1452株的突变体群体,对获得的M1植株进行农艺性状和总黄酮含量性状筛选,初步获得125份农艺性状突变材料,其中包括8株白化植株、23株叶型变异株、16株叶色黄纹突变体、32株苗期分枝植株以及46株叶位变异突变体,突变频率分别为0.55%、1.6%、1.1%、2.2%和3.2%。此外,还筛选到2株总黄酮含量明显高于野生型和1株低于野生型的材料。在突变群体中对黄酮代谢途径中编码黄烷酮-3-羟化酶的基因(F3H,flavanone 3-hydroxylase gene)进行测序鉴定,结果鉴定到3株F3H基因的突变体。本研究构建的罗布麻突变体库表型丰富且突变位点可以鉴定,是罗布麻新种质筛选、品种选育以及基因功能研究的良好材料。     

水稻花器官突变体apl（abnormal palea and Iodicules）的表型分析与基因初定位

水稻（Oryzasafiva）是重要的粮食作物,其花器官的正常起始及形态建成直接影响水稻的产量。为了深入分析水稻小花发育的调控机理,从已构建的水稻EMS诱变突变体库中筛选获得了一个花器官异常发育的突变体apl（abnormal palea and Iodicules）。与野生型相比,apl变体小花的内稃膨大,浆片伸长或转换成稃状结构,雄蕊数目减少,表明APL基因可能参与调控水稻内稃、浆片和雄蕊等多轮花器官属性的建成。遗传学分析表明,该突变体性状受1个隐性单基因控制。通过图位克隆,将APL基因初步定位于1号染色体上。该工作为深入研究APL基因在水稻花器官形态建成中的作用机制奠定了基础。